这种广泛使用的除草剂,会导致肥胖、肾脏和前列腺疾病的跨代表观遗传突变

2021
01/04

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生物世界
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撰文 | nagashi
编辑 | 
排版 | 水成文

这是一个没有声息的春天 ”,半个多世纪之前,美国科普作家蕾切尔·卡逊在《 寂静的春天 》一书中写道。作者以详尽的阐释和独到的分析,细致地讲述了以滴滴涕 (DDT) 为代表的农药杀虫剂的广泛使用,导致环境污染、生态破坏,整个春天再也听不到虫鸣鸟叫。
人类不断地想控制自然,却使生态破坏殆尽,也在不知不觉间累积毒物于自身甚至遗祸子孙。
值得注意的是,部分农药不仅对诸如鸟类、昆虫等动物的繁衍造成破坏,对人类的健康也会产生严重的负面影响。因此,评估农药的潜在危害对促进全人类健康是十分重要的,尤其是那些广泛应用的农药,如 草甘膦
近日,美国华盛顿州立大学生殖生物学中心的研究人员在 Epigenetics 杂志上发表题为: Epigenome-wide association study for glyphosate induced transgenerational sperm DNA methylation and histone retention epigenetic biomarkers for disease 的研究论文。
这项大鼠模型的新研究报告称,在短暂暴露于草甘膦后的第三代大鼠中,发现了与 肥胖 肾脏 前列腺疾病 相关的DNA甲基化和组蛋白保留的独特特征 这表明 草甘膦等农药可能会对人类的子孙后代产生此前始料未及的危害。 
草甘膦 是一种有机磷除草剂,20世纪70年代由孟山都公司开发,是现在在农业中广泛使用的除草剂 ,因此在人类食物中经常检测到残留
早期的研究表明,草甘膦的半衰期很短,而且在体内分解很快。尽管这些迹象表明草甘膦的毒性有限,但如今,这项新的研究却表明, 草甘膦的表型效应可以遗传给后代  
差异DNA甲基化区域 (DMR) 和差异组蛋白保留 (DHR) 构成了围绕DNA的表观遗传因子和过程,这也被称为表观遗传突变 (Epimutation) 。这些表观遗传突变介导了疾病的表观遗传和其他表型变异。
因此,我们可以通过鉴定DMR和DHR相关基因,并将其与既定的疾病特异性基因关联起来。
与此同时,在患有常见人类疾病的患者中——如前列腺疾病肾脏疾病肥胖等,不到1%的人可能与致病基因突变有关。相反,有包括本研究在内的几项研究显示,在这些疾病患者中,表观遗传位点 (表观修饰生物标志物) 的变化频率更高。
短暂暴露于草甘膦的大鼠的第三代雄性大鼠谱系及其病理状况
在这项研究中,研究人员发现,在患有这些疾病的第三代雄性大鼠中,DNA甲基化改变的区域数量超过200个,在严格的统计阈值下,前列腺、肾脏、肥胖和多种疾病病理之间几乎没有重叠。
然而,在一个更宽松的统计阈值下,30-50%的甲基化状态改变的区域在不同的疾病中重叠。这意味着,在这些疾病中,一些表观遗传突变是十分常见的,这是一套独特的疾病特异性表观遗传生物标志物,显示了个体的疾病易发性。
差异组蛋白保留(DHR)的识别和数量
紧接着,研究团队进一步研究了草甘膦引起的大鼠精子的表观遗传变化。尽管在精子中DNA的组蛋白被精蛋白 (protamine) 取代以便于将DNA压缩到成熟精子的头部,但一些组蛋白保留位点在精子中仍被保留。
差异组蛋白保留(DHR)在染色体定位
研究人员发现,草甘膦促进了精子中不同世代的组蛋白保留 (DHR) 的遗传。这是第一份关于精子的差异组蛋白保留 (DHR) 与特定疾病的联系的报告。因此,精子的组蛋白保留可能可以作为特定疾病的生物标志物。
与差异DNA甲基化区域(DMR)相关的基因及遗传标记
当然,这项研究也具有一定的局限性,本研究的通讯作者、华盛顿州立大学生物科学学院生殖生物学中心主任Michael K. Skinner教授表示:“现在,我们很难找到一个没有接触过草甘膦的大鼠种群作为对照。”
总而言之,此项研究证实,至少在SD大鼠模型中, 短暂暴露于草甘膦可促进肥胖、肾脏和前列腺疾病等疾病的表观遗传跨代遗传 。并且,该研究鉴别了一些与已知的病理特异性相关基因的生物标记,这意味着表观遗传诊断或可应用于预防医学。
这项研究表明,人们需要改变对毒理学的看法,在当下,我们只评估直接接触毒理学而不考虑后代的毒性。而我们确实需要对后代负有责任!
参考资料:
https://doi.org/10.1080/15592294.2020.1853319
https://www.genengnews.com/news/herbicide-creates-transgenerational-epigenetic-biomarkers-of-obesity-and-kidney-and-prostrate-disease/
本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:nanxingjun@hmkx.cn
关键词:
除草剂,前列腺,草甘膦,DNA,肾脏,肥胖,农药

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